ULTRASES ÖNİŞLEMİNİN SIĞIR BONFİLE VE TAVUK GÖĞÜS ETLERİNİN KURUTMA DAVRANIŞLARI ÜZERİNE ETKİSİ

(1)

T.C.

PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ GIDA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ULTRASES ÖNİŞLEMİNİN SIĞIR BONFİLE VE TAVUK GÖĞÜS ETLERİNİN KURUTMA DAVRANIŞLARI ÜZERİNE ETKİSİ

YÜKSEK LİSANS TEZİ

ÖZLEM ZAMBAK

(2)

T.C.

PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ GIDA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

YÜKSEK LİSANS TEZİ

ÖZLEM ZAMBAK

(3)

(4)

(5)

i ÖZET

YÜKSEK LİSANS TEZİ ÖZLEM ZAMBAK

PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ GIDA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

(TEZ DANIŞMANI: DOÇ. DR. SAMİ GÖKHAN ÖZKAL) DENİZLİ, AĞUSTOS - 2015

Bu çalışmanın amacı ultrases uygulamasının sığır bonfile eti ve tavuk göğüs eti kurutma davranışları üzerine etkisini incelemektir.

Bu amaçla 20 kHz frekansa sahip ultrases üreten prob kullanılarak örneklere önişlem uygulanmış ve önişlem sonrasında sıcak hava ile kurutma gerçekleştirilmiştir. Ultrases uygulaması % 100 genlikte, 5 ve 10 dakikalık sürelerde gerçekleştirilmiştir. Kurutma işlemi 0,3 m/s hava hızında 50°C ve 80°C olacak şekilde iki farklı sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir.

Sıcak hava ile kurutma öncesi gerçekleştirilen ultrases önişleminin ürünün kuruma hızını, sığır bonfile eti ve tavuk göğüs eti örneklerinin yapısal özelliklerine bağlı olarak bazı koşullarda arttırdığı saptanmıştır. Kuruma hızının en yüksek olduğu koşul hem sığır hem de tavuk eti örnekleri için % 100 genlikte 10 dakika ultrases uygulaması olarak bulunmuştur.

Bu çalışmada elde edilen veriler Lewis, Henderson ve Pabis, Page, Modifiye Page and Logaritmik Model olmak üzere beş ayrı modele uygulanmıştır. Bu modellerden sığır bonfile eti ve tavuk göğüs eti örneklerinin kurutma kinetiğini en iyi açıklayan modelin Page model olduğu belirlenmiştir.

10 dakika süreyle % 100 genlikte ultrases uygulandıktan sonra 80°C’de kurutulan sığır bonfile eti örneklerinin ve önişlem uygulanmadan 80°C’de kurutulan tavuk göğüs eti örneklerinin en yüksek rehidrasyon oranına sahip olduğu tespit edilmiştir. Bu koşullardaki rehidrasyon oranının sığır bonfile eti ve tavuk göğüs eti için sırasıyla 1,66 ve 1,72 olduğu tespit edilmiş ve örneklerin rehidrasyon kinetiğini ifade etmek için Peleg model kullanılmıştır.

ANAHTAR KELİMELER: Ultrases, Kurutma, Rehidrasyon, Tavuk, Bonfile, Kinetik Modelleme

(6)

ii ABSTRACT

EFFECT OF ULTRASOUND PRETREATMENT ON DRYING BEHAVIOR OF BEEF TENDERLOIN AND CHICKEN BREAST MEAT

MSC THESIS ÖZLEM ZAMBAK

PAMUKKALE UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE FOOD ENGİNEERİNG

(SUPERVISOR: ASSOC. PROF. DR. SAMİ GÖKHAN ÖZKAL) DENİZLİ, AUGUST 2015

The objective of this study was to discover the effect of ultrasound treatment on drying behavior of beef tenderloin and chicken breast meat.

For this purpose, ultrasonic probe with 20 kHz frequency was used for pretreatment and after ultrasound pretreatment drying was performed by hot air. Ultrasound applications were made with 100 % amplitude during 5 and 10 minutes to beef tenderloin and chicken breast meat samples. Drying was performed at 0.3 m/s air velocity and at two different air temperatures of 50°C and 80°C.

It was found that ultrasound pretreatment prior to hot air drying increased the drying rate of samples at some conditions depending on the structural properties of beef tenderloin and chicken breast meat samples. Highest drying rate condition for both samples was obtained as 10 minutes ultrasound pretreatment having 100 % amplitude.

Data obtained in this study were fitted five mathematical model such as; Lewis, Henderson and Pabis, Page, Modifiye Page and Logaritmik Models. Amongst them Page model represented best the drying kinetics of the samples. It was determined that the beef tenderloin samples dried at 80°C after 10 minutes ultrasound pretreatment having % 100 amplitude and chicken breast meat samples dried at 80°C without ultrasound pretreatment have the highest rehydration rate. Rehydration ratio values of beef tenderloin and chicken breast meat were determined in these conditions as 1.66 and 1.72, respectively and Peleg Model was used to represent rehydration kinetics of the samples.

KEYWORDS: Ultrasound, Drying, Rehydration, Chicken Breast Meat, Beef Tenderloin, Kinetic Modelling

(7)

iii İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET ... i ABSTRACT ... ii İÇİNDEKİLER ... iii ŞEKİL LİSTESİ ... vi

TABLO LİSTESİ ... viii

ÖNSÖZ ... x

1. GİRİŞ ... 1

2. ULTRASES ... 2

2.1 Ultrasesin Tanımı ... 2

2.2 Ultrasesin Oluşum Mekanizması ... 3

2.3 Kavitasyonu Etkileyen Parametreler ... 4

2.3.1 Sıcaklık ... 4

2.3.2 Frekans ... 5

2.3.3 Ultrases şiddeti ... 5

2.4 Ultrases Üreten Cihazların Mekanizması ... 5

2.5 Gıda Sanayinde Ultrases Kullanımı ... 6

2.5.1 Ultrasesin Et Ürünleri İşlemede Kullanımı ... 6

3. GIDALARIN KURUTULMASI ... 8 3.1 Kurutma Yöntemleri ... 8 3.1.1 Doğal Kurutma ... 8 3.1.2 Yapay Kurutma ... 9 3.2 Kurutma Evreleri ... 10 3.2.1 Isınma Evresi ... 10

3.2.2 Sabit Kurutma Hızı Evresi ... 10

3.2.3 Azalan Kurutma Hızı Evresi ... 11

3.3 Kuruma Hızını Etkileyen Faktörler ... 12

3.3.1 Sıcaklık ... 12

3.3.2 Kurutma Havasının Hızı ... 13

3.3.3 Ortamın Nem İçeriği ... 13

3.3.4 Kurutulan Gıdanın Yüzey Alanı ... 14

3.3.5 Gıdaya Özgü Nitelikler ... 15

3.4 Gıda Kurutmada Kullanılan Kurutucu Sistemeler ... 15

3.4.1 Kabin Tipi Kurutucu ... 15

3.4.2 Tünel Tipi Kurutucu ... 16

3.4.3 Akışkan Yatak Kurutucu ... 16

3.4.4 Valsli Kurutucular ... 17

3.4.5 Vakum Kurutucular ... 17

3.4.6 Püskürtmeli Kurutucular ... 17

3.4.7 Dondurulmuş Halde Kurutmanın Yapıldığı Kurutucular ... 18

3.4.8 Ozmotik Kurutucu ... 18

3.4.9 Dielektrik ve Mikrodalga ile Kurutucular ... 19

3.4.10 Infrared Kurutucular ... 19

3.5 Et Ürünlerinin Kurutulması ... 19

4. GIDALARIN ULTRASES DESTEKLİ KURUTULMASINA YÖNELİK ÇALIŞMALAR ... 21

(8)

iv 5. MATERYAL VE YÖNTEM ... 25 5.1 Materyal ... 25 5.2 Yöntem ... 25 5.2.1 Ultrases Önişlemi ... 25 5.2.2 Kurutma Denemeleri ... 26 5.2.3 Rehidrasyon Denemeleri ... 26 5.2.4 Su Tutma Kapasitesi ... 26 5.3 Hesaplamalar ... 27

5.3.1 Nem İçeriğinin Hesaplanması ... 27

5.3.2 Kuruma Hızının Hesaplanması ... 27

5.3.3 Nem Oranının Hesaplanması ... 27

5.3.4 Etkin Difüzyon Katsayısının Hesaplanması ... 28

5.3.5 Rehidrasyon Oranının Hesaplanması ... 28

5.3.6 Su Tutma Kapasitesinin Hesaplanması ... 29

5.4 Modelleme Çalışmaları ... 29

5.4.1 Kurutma Kinetiğine Ait Modelleme Çalışmaları ... 29

5.4.1.1 Page Model ... 29

5.4.1.2 Modifiye Page Model ... 29

5.4.1.3 Lewis Model ... 30

5.4.1.4 Henderson ve Pabis Model... 30

5.4.1.5 Logaritmik Model ... 30

5.4.2 Rehidrasyon Kinetiğine Ait Modelleme Çalışmaları ... 30

5.4.2.1 Peleg Model ... 31

5.4.3 Regresyon Analizleri ... 31

6. BULGULAR VE TARTIŞMA ... 32

6.1 Ultrasonik Önişlem Sırasında Meydana Gelen Değişimler ... 32

6.1.1 Sıcaklık Değişimi ... 32

6.1.2 Nem İçeriği Değişimi ... 32

6.2 Ultrasonik Önişlemin Sığır Bonfile Etinin Kurutulmasına Etkisi ... 34

6.2.2 Kuruma Hızı Değişimi ... 36

6.2.3 Kuruma Kinetiğinin Modellenmesi ... 37

6.2.4 Etkin Difüzyon Katsayısı ... 44

6.2.5 Ultrasonik Önişlemin Sığır Bonfile Eti Örneklerinin Rehidrasyonu Üzerindeki Etkisi ... 45

6.2.5.1 Nem içeriği değişimi ... 45

6.2.5.2 Rehidrasyon oranı ve su tutma kapasitesi ... 47

6.2.6 Rehidrasyon Kinetiği Modellenmesi ... 48

6.3 Ultrasonik Önişlemin Tavuk Göğüs Etinin Kurutulması Üzerine Etkisi.. ... 49

6.3.2 Kuruma Hızı Değişimi ... 51

6.3.3 Kuruma Kinetiğinin Modellenmesi ... 52

6.3.1 Etkin difüzyon katsayısı ... 59

6.3.2 Ultrasonik Önişlemin Tavuk Göğüs Eti Örneklerinin Rehidrasyonu Üzerindeki Etkisi ... 60

6.3.2.1 Nem içeriği değişimi ... 60

6.3.2.2 Rehidrasyon oranı ve su tutma kapasitesi ... 61

6.3.3 Rehidrasyon Kinetiği Modellenmesi ... 62

(9)

v

8. KAYNAKLAR ... 66 9. EKLER ... 71 10. ÖZGEÇMİŞ ... 94

(10)

vi ŞEKİL LİSTESİ

Sayfa

Şekil 2.1: Sesin frekans aralığı………...……….……...2

Şekil 2.2: Kavitasyon oluşumu, gelişimi ve patlama süreci………....4

Şekil 3.1: Özgül nemin fonksiyonu olarak kuruma hızı eğrileri…………...12

Şekil 3.2: Gıdaların genel sorpsiyon izotermi………...14

Şekil 3.3 : Paralel ve çapraz akışlı kabin kurutucu şematik gösterimleri……..16

Şekil 6.1: Farklı koşullarda ultrasonik ön işleme tabi tutulmuş sığır bonfile eti örneklerinin nem içeriğinin zamanla değişimi...35

Şekil 6.2: Farklı koşullarda ultrasonik ön işleme tabi tutulmuş sığır bonfile eti örneklerinin kuruma hızlarının nem içeriği ile değişimi.……….37

Şekil 6.3: 80°C’de kurutulan sığır bonfile eti örneğine ait deneysel nem oranlarının zamana bağlı değişimi ………...38

Şekil 6.4: 5 dakika süreyle %100 genlikte ultrases ön işlemi uygulanarak 80°C’de kurutulan sığır bonfile eti örneğine ait deneysel nem oranlarının zamana bağlı değişimi………...39

Şekil 6.5: 10 dakika süreyle %100 genlikte ultrases ön işlemi uygulanarak 80°C’de kurutulan sığır bonfile eti örneğine ait deneysel nem oranlarının zamana bağlı değişimi………..40

Şekil 6.6: 50°C’de kurutulan sığır bonfile eti örneğine ait deneysel nem oranlarının zamana bağlı değişimi………..41

Şekil 6.7: 5 dakika süreyle %100 genlikte ultrases ön işlemi uygulanarak 50°C’de kurutulan sığır bonfile eti örneğine ait deneysel nem oranlarının zamana bağlı değişimi……….42

Şekil 6.8: 10 dakika süreyle %100 genlikte ultrases ön işlemi uygulanarak 50°C’de kurutulan sığır bonfile eti örneğine ait deneysel nem oranlarının zamana bağlı değişimi………..43

Şekil 6.9: Farklı koşullarda ultrasonik ön işleme tabi tutulmuş sığır bonfile eti örneklerinin ln(MR) değerlerinin kuruma zamanı ile değişimi……….44

Şekil 6.10: Farklı koşullarda ultrasonik ön işleme tabi tutulmuş sığır bonfile eti örneklerinin nem içeriğinin rehidrasyon zamanı ile değişimi……….46

Şekil 6.11: Farklı koşullarda ultrasonik ön işleme tabi tutulmuş tavuk göğüs eti örneklerinin nem içeriğinin zamanla değişimi………...………...50

Şekil 6.12: Farklı koşullarda ultrasonik ön işleme tabi tutulmuş sığır bonfile eti örneklerinin kuruma hızlarının nem içeriği ile değişimi……….………51

Şekil 6.13: 80°C’de kurutulan tavuk göğüs eti örneğine ait deneysel nem oranlarının zamana bağlı değişimi……….53

Şekil 6.14: 5 dakika süreyle %100 genlikte ultrases ön işlemi uygulanarak 80°C’de kurutulan tavuk göğüs eti örneğine ait deneysel nem oranlarının zamana bağlı değişimi………..54

(11)

vii

Şekil 6.15: 10 dakika süreyle %100 genlikte ultrases ön işlemi uygulanarak 80°C’de kurutulan tavuk göğüs eti örneğine

ait deneysel nem oranlarının zamana bağlı değişimi……….55 Şekil 6.16: 50°C’de kurutulan tavuk göğüs eti örneğine ait deneysel

nem oranlarının zamana bağlı değişimi……….56 Şekil 6.17: 5 dakika süreyle %100 genlikte ultrases ön işlemi

uygulanarak 50°C’de kurutulan tavuk göğüs eti örneğine

ait deneysel nem oranlarının zamana bağlı değişimi...57 Şekil 6.18: 10 dakika süreyle %100 genlikte ultrases ön işlemi

uygulanarak 50°C’de kurutulan tavuk göğüs eti örneğine

ait deneysel nem oranlarının zamana bağlı değişimi...58 Şekil 6.19: Farklı koşullarda ultrasonik ön işleme tabi tutulmuş tavuk

göğüs eti örneklerinin ln(MR) değerlerinin kuruma

zamanı ile değişimi………..……….59 Şekil 6.20: Farklı koşullarda ulrasonik ön işleme tabi tutulmuş tavuk

göğüs eti örneklerinin nem içeriğinin rehidrasyon zamanı

(12)

viii TABLO LİSTESİ

Sayfa Tablo 6.1: Ultrasonik önişlem sırasında meydana gelen sıcaklık değişimi ... 32 Tablo 6.2: Sığır bonfile eti ve tavuk göğüs eti örneklerinin ultrasonik

önişlem uygulamasından önceki ve sonraki nem içeriği

değerleri ... 33 Tablo 6.3: Sığır bonfile etinin 0,2 ve 0,5 g su / g kuru madde içeriğine

gelene kadar geçen toplam süre (ultrasonik ön işlem + kurutma işlemi) ... 36 Tablo 6.4: Önişlem uygulanmadan 80 °C’de kurutulan sığır bonfile eti

örneklerine ait model sabitleri ve istatistiksel değerler ... 38 Tablo 6.5: 5 dakika süreyle %100 genlikte ultrases önişlemi uygulanarak

80°C’de kurutulan sığır bonfile eti örneklerine ait model

sabitleri ve istatistiksel değerler ... 39 Tablo 6.6: 10 dakika süreyle % 100 genlikte ultrases önişlemi uygulanarak

80°C’de kurutulan sığır bonfile eti örneklerine ait model

sabitleri ve istatistiksel değerler ... 40 Tablo 6.7: Önişlem uygulanmadan 50 °C’de kurutulan sığır bonfile eti

örneklerine ait model sabitleri ve istatistiksel değerler ... 41 Tablo 6.8: 5 dakika süreyle % 100 genlikte ultrases önişlemi uygulanarak

50 °C’de kurutulan sığır bonfile eti örneklerine ait model

sabitleri ve istatistiksel değerler ... 43 Tablo 6.10: Farklı koşullarda ultrasonik önişleme tabi tutulmuş sığır

bonfile eti örneklerinin etkin difüzyon katsayısı değerleri... 44 Tablo 6.11: Farklı koşullarda ultrasonik önişleme tabi tutulmuş sığır

bonfile eti örneklerinin rehidrasyon oranı ve su tutma

kapasiteleri* ... 47 Tablo 6.12: Farklı koşullarda ultrasonik önişleme tabi tutulan sığır bonfile

eti örneklerinin nem içeriği değerleri kullanılarak Peleg modele ait model sabitleri ve istatistik değerler ... 48 Tablo 6.13: Tavuk göğüs etinin 0,2 ve 0,5 g su / g kuru madde içeriğine

gelene kadar geçen toplam süre (ultrasonik ön işlem + kurutma işlemi) ... 50 Tablo 6.14: Önişlem uygulanmadan 80 °C’de kurutulan tavuk göğüs eti

örneklerine ait model sabitleri ve istatistiksel değerler ... 53 Tablo 6.15: 5 dakika süreyle % 100 genlikte ultrases önişlemi uygulanarak

80°C’de kurutulan tavuk göğüs eti örneklerine ait model

sabitleri ve istatistiksel değerler ... 54 Tablo 6.16: 10 dakika süreyle % 100 genlikte ultrases önişlemi

uygulanarak 80°C’de kurutulan tavuk göğüs eti örneklerine ait model sabitleri ve istatistiksel değerler ... 55 Tablo 6.17: Önişlem uygulanmadan 50 °C’de kurutulan tavuk göğüs eti

(13)

ix

Tablo 6.18: 5 dakika süreyle % 100 genlikte ultrases önişlemi uygulanarak 50 °C’de kurutulan tavuk göğüs eti örneklerine ait model

50 °C’de kurutulan tavuk göğüs eti örneklerine ait model

sabitleri ve istatistiksel değerler ... 58 Tablo 6.20: Farklı koşullarda ultrasonik önişleme tabi tutulmuş tavuk

göğüs eti örneklerinin etkin difüzyon katsayısı değerleri ... 60 Tablo 6.21: Farklı koşullarda ultrasonik önişleme tabi tutulmuş tavuk

göğüs eti örneklerinin rehidrasyon oranları ve su tutma

kapasiteleri* ... 62 Tablo 6.22: Farklı koşullarda ultrasonik önişleme tabi tutulan tavuk

göğüs eti örneklerinin nem içeriği değerleri kullanılarak Peleg modele ait model sabitleri ve istatistik değerler ... 63

(14)

x ÖNSÖZ

Bu çalışmada ultrasesin sığır bonfile eti ve tavuk göğüs eti kurutması üzerine etkisi araştırılmış, bu amaçla farklı sürelerde ultrases örneklere uygulanmış ve nem içeriği, kuruma hızı, etkin difüzyon katsayısı, rehidrasyon oranı ve su tutma kapasitesi gibi parametreler incelenmiş kurutma ve rehidrasyon kinetiği için modelleme çalışmaları yapılmıştır.

Çalışmam sırasında sırasında bilgi ve tecrübeleriyle bana yol gösteren hocam Doç. Dr. Sami Gökhan ÖZKAL’a çalışmam süresince hiçbir yardımdan kaçınmayan Doç. Dr. Ramazan GÖKÇE, Yrd. Doç. Dr. Haluk ERGEZER, Araş. Gör. Dr. Engin DEMİRAY’ve Öğr. Gör. Senem TÜFEKÇİ’ye, laboratuvar çalışmaları aşamasında her türlü yardımı esirgemeyen Yeliz KARA’ya, bugüne kadar aldığım bütün kararlarımda beni maddi manevi destekleyen aileme ve her anlamda yol göstericim olan abim Ender ZAMBAK’a teşekkürü borç bilirim.

(15)

1 1. GİRİŞ

Gıdaların muhafazası geçmişten günümüze tüm toplumlar tarafından önemsenmiş bir olgudur. Gıda muhafazasındaki temel prensip mikroorganizma ve enzim faaliyetlerinin durdurulması ya da sınırlandırılmasına dayanır. Bu kapsamda değerlendirdiğimizde pek çok gıda muhafaza yönteminin yanında kurutmanın yeri büyük önem arz etmektedir. Kurutma ile mikroorganizma ve enzim faaliyeti bir ortam olan su uçurulmakta ve böylece gıdaların raf ömrü uzatılmaktadır.

Kurutma geleneksel bir yöntem olması nedeniyle yüzyıllardır kullanılmaktadır. Gıda muhafaza açısından en güvenli yöntemlerden biri olduğu halde bir takım yeniliklere ihtiyaç duyulmaktadır. Bazı gıdalar söz konusu olduğunda; işlem süresinin uzun olması, gıda yüzeyinde kabuk oluşması, gıdanın yapısının bozulması, istenmeyen renk değişimleri gibi olumsuzluklar meydana gelebilmektedir. Bu yüzden kurutma teknolojisinin yeni teknikler ile desteklenmesi gerekmektedir. Ultrases de bu yeni tekniklerden birisidir. Yapılan çalışmalar, ultrases destekli kurutma işleminin kurutulan üründe kabuk oluşumunu azalttığını buna bağlı olarak istenmeyen renk değişimlerini giderdiğini, oluşan mikro kanalcıklar sayesinde suyun difüzyonunun arttığını bu nedenle kurutma süresinin kısaldığını göstermiştir. Fakat gıda kurutulmasında ultrases kullanımının yaygınlaşması ve alternatif bir yöntem olarak kabulü için daha fazla çalışma yapılmasına ihtiyaç duyulmaktadır.

Yapılan literatür çalışması sonucunda ultrases önişleminin meyve ve sebzelerin kurutulmasında oldukça yaygın olarak kullanılmaya başlandığı görülmektedir. Fakat ultrasesin etin kurutulmasına olan etkisi konusunda yeterli sayıda çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmada ultrasesin önişlem olarak kullanımının tavuk göğüs eti ve sığır bonfile etinin kuruma kinetiğine ve bazı kalite özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir.

(16)

2 2. ULTRASES

2.1 Ultrasesin Tanımı

Ses frekansları Hertz birimi ile ifade edilmekte ve ses dalgalarının saniyede yaptığı bir döngü olarak tanımlanmaktadır. İnsan kulağının 20 Hz ile 20 kHz arasında değişmektedir. Diğer türler daha geniş bir duyma aralığına sahiptirler (Mason and Lorimer, 2002). Sesin frekans aralıkları Şekil 2.1’ de verilmiştir (Rastogi 2011).

Ultrases insan kulağının algılayamayacağı bir aralıkta frekansa sahip olan ses dalgalarına verilen ad olarak tanımlanabilmektedir. Bu ses dalgaları, yayılmak için elastik bir ortama ihtiyaç duyar ve 20 kHz ile 10 MHz arasındaki frekanslarda çalışır. Ultrases bir ortam boyunca ilerlediğinde ortamdaki parçacıkların sıkışma ve genleşmesine neden olarak ortamda büyük miktarda enerji açığa çıkmasını sağlamaktadır (Awad ve diğ. 2012, Pingret ve diğ. 2013, Zbigniew ve diğ. 2007 ).

(17)

3

Ultrases temel olarak yüksek frekans düşük güç ve düşük frekans yüksek güç uygulaması olarak ikiye ayrılmaktadır. Yüksek frekans düşük güç uygulaması MHz aralığındaki frekanslarda çalışırken, düşük frekans yüksek güç uygulaması ise kHz frekans aralıklarında çalışmaktadır (Mason and Lorimer 1996).

Balina ve yarasa gibi bazı hayvanlar doğada ultrasesi avlanmada veya yön bulmada kullanırlarken; gıda, çevre, ilaç, kimya, makine ve madencilik gibi pek çok sektörde bu teknolojiden yararlanılmaktadır (Zbigniew ve diğ. 2007, Başlar 2011).

2.2 Ultrasesin Oluşum Mekanizması

Mekanik bir dalga çeşidi olarak, ultrases dalgaları bir ortamdan geçtiklerinde ortamda sıkışma ve genleşme serilerine neden olmaktadır. Sıvı fazdaki dolaşımları sırasında dalgaların genliği belli bir seviyeyi aştığında ortamda mikrometre çapında baloncuklar oluşmaktadır. Bu baloncuklar belli bir seviyeye kadar ortamdan enerji absorblarlar ve enerji absorblayamaycakları düzeye geldiklerinde ise patlayarak içe doğru çökerler. Bu olaya kavitasyon adı verilmektedir. Yaklaşık 400 µs içerisinde gerçekleşen bu olay ultrasesin oluşum mekanizmasını anlamak için en önemli olgu kabul edilmektedir (Şekil 2.2) (Tao and Sun 2015, Garcia and Castro 2003, Mason ve diğ., 1996).

Patlayarak içe çökme sırasında kabarcıkların sıcaklığının 5000ºC, basıncının ise 1000 atm olabileceği tahmin edilmektedir. Kabarcıkların boyutu toplam sıvı hacmiyle karşılaştırıldığı zaman çok küçüktür. Bu yüzden kabarcıkların ürettiği ısı çevresel koşullarda fark edilmeyecek şekilde hızlıca dağılır (Garcia and Castro, 2003, Chemat ve diğ 2011).

Kavitasyon; geçici kavitasyon ve kararlı kavitasyon olmak üzere ikiye ayrılır. Kararlı kavitasyonda baloncuklar, patlayarak içe çökmek için yeterli seviyeye ulaşamadıklarından her ultrases döngüsünde oluşurlar ve herhangi bir çöküş olmadan oluşumuna devam ederler. Bu baloncuklar düşük akustik basınçlarda meydana gelir. Yüksek akustik basınçta ise baloncuklar hızlı bir şekilde büyürler ve belli bir ölçüye geldiklerinde patlayarak içe doğru çökme gerçekleşir. Bu olay geçici kavitasyon olarak adlandırılır. Bu baloncukların anlık olarak patlayarak içe doğru çökmesi

(18)

4

yüksek sıcaklık (yaklaşık 5000 °C) ve yüksek basınç (yaklaşık 1000 atm) oluşumuna neden olmaktadır (Tao and Sun 2015, Garcia and Castro 2003).

Şekil 2.2: Kavitasyon oluşumu, gelişimi ve patlama süreci (Latheef, 2012).

2.3 Kavitasyonu Etkileyen Parametreler

2.3.1 Sıcaklık

Yüksek sıcaklıklarda, buhar basıncı artmakta ve gerilim kuvveti azalmakta, daha fazla kabarcık meydana gelmektedir. Yüksek sıcaklıklarda daha fazla kabarcık oluşmasına rağmen kabarcıkların patlayarak içe doğru çöktükleri andaki şiddeti dolayısıyla etkinlikleri azalmaktadır (Mason and Lorimer 2002).

(19)

5 2.3.2 Frekans

Ultrases frekansı kavitasyon oluşumunda oldukça etkilidir. Yüksek şiddete sahip ultrases ekipmanları 20 kHz gibi düşük frekanslarda daha etkilidir. Ayrıca düşük frekanslarda yüksek akustik basınca sahip yüksek genlikte akustik dalga üretmek kolaydır. Fakat 1 MHz ve üzerindeki yüksek frekansta akustik basınçlar daha düşüktür ve bu genlik içerisinde çok daha kolay bir şekilde dağılır (Başlar 2011).

2.3.3 Ultrases şiddeti

Kavitasyon olayının gerçekleşmesi için gereken eşik şiddetinin aşılması gereklidir. Eşik şiddeti ultrasesin frekans değerine ve gıdanın özelliklerine bağlı olarak değişir. Ultrases şiddetinin artmasıyla üretilen kabarcık miktarı da artacaktır. Fakat kabarcık miktarının artması her zaman olumlu sonuçlar getirmeyebilir. Bazı durumlarda kavitasyon kabarcıkları arttığında birbirleriyle kaynaşmak istemekte ve bu da patlamanın geç olmasına sebeb olarak kavitasyon oluşum süresinin uzamasına neden olmaktadır (Başlar 2011).

2.4 Ultrases Üreten Cihazların Mekanizması

Ultrasonik özellik gösteren ses dalgalarını üreten cihazlar, alternatif akımı, mekanik titreşime dönüştürmektedir. Mekanik titreşimler mekanik basınç dalgalarına dönüşerek ortamdaki maddeye iletilmektedir. Bu işlemi gerçekleştiren ekipmanlara transduser denir. Gaz zorlamalı transduser, sıvı zorlamalı transduser, elektromekanik transduser olmak üzere yaygın olarak kullanılan üç tip transduser vardır (Kantaş 2007).

Elektromekanik transduserlar, piezoelektrik ve magnetostriktif transduserlar olmak üzere ikiye ayrılabilir. Piezoelektrik transduserlar ultrases iletiminde en çok kullanılan cihazlardır ve seramik içeren piezoelektrik materyal kullanırlar. Aktif element elektrik enerjisini akustik enerjiye dönüştürdüğü için transduserin en önemli parçası olarak düşünülmektedir (Rastogi 2011, Kantaş 2007).

(20)

6

Aktif element temel olarak iki karşılıklı uca bağlanmış elektrotlar ile bir parça polarize bir materyalden oluşur. Materyale elektrik alan uygulandığında polarize moleküller kendilerini elektrik alana uygun hale getireceklerdir. Bu da maddenin moleküler ya da kristal yapısında oluşturulan çift kutuplar ile sonuçlanır. Bu uyum materyalin boyut değiştirmesine neden olur, bu olay elektrostriksiyon olarak bilinir. Materyale empoze edilen mekanik gücün sonucu olarak materyalin boyutları değiştiğinde kuartz ve baryum titanat gibi sürekli polarize moleküller elektrik alan üretirler. Bu olay piezoelektrik etki olarak bilinir. Bu olay sonucunda ise ultrases oluşur (Rastogi 2011).

2.5 Gıda Sanayinde Ultrases Kullanımı

Gıda sanayinde ultrases; filtrasyon, köpük giderme (defoaming), gaz giderme (degassing) ve hava alma (deaeration), depolimerizasyon, pişirme, kesme, kalıptan çıkarma ve ektrüzyon, dondurma ve kristalizasyon, kurutma, eritme ve çözündürme, salamura kurma, turşu yapımı, marinasyon, sterilizasyon ve pastörizasyon, tenderizasyon, emülsifikasyon ve homojenizasyon, ekstraksiyon gibi işlemlerde kullanılır (Chemat 2011). Gıda sanayinde ses dalgasının şiddetine göre ultrases uygulaması; düşük yoğunluk-yüksek frekans-düşük güç ve yüksek yoğunluk-düşük frekans-yüksek güç olarak ikiye ayrılmaktadır. Düşük yoğunluk yüksek frekans düşük güç uygulaması 100 kHz ile 1 MHz arasındaki frekanslarda uygulanır. Kullanılan güç değeri 1 W/m²’den küçüktür. Bu uygulama ile ürünün yapısında herhangi bir bozulmayı gerektirmeyecek sertlik, olgunluk derecesi, şeker içeriği ve asitliğin belirlenmesi gibi analizlerde gerçekleştirilebilir. Yüksek yoğunluk düşük frekans yüksek güç uygulamasında ise 16 100 kHz arasındaki frekanslarda ve 10 -1000 W/m² arasındaki güçlerde çalışılmaktadır. Bu tür uygulamalarla gıdanın kimyasal ve fiziksel özellikleri değiştirilebilmektedir (Pico 2013).

2.5.1 Ultrasesin Et Ürünleri İşlemede Kullanımı

Ultrasesin gıda sanayinde kullanıldığı alanlardan biri de et işleme teknolojisidir. Ultrases etin miyofibriler yapısını değiştirdiğinden etin

(21)

7

gevrekleştirilmesi, salamura edilmesi, çözündürülmesi ve dondurulması gibi işlemleri kolaylaştırmaktadır. Semimembronosus kaslarına, 20 kHz frekansa 62 W/ m2 güce sahip bir prob vasıtasıyla 15 saniye aralıklarla 2 dakika boyunca ultrases uygulanmıştır. Bu uygulama sonucunda gevreklikle doğrudan ilgisi olan miyofibrillerin mekanik dayanıklılığının arttığı gözlemlenmiştir (Lyng ve diğ. 1998). Semitendinosus kası üzerine yapılan farklı bir çalışmada ise 200 g ağırlığında ve 2,54 cm kalınlığında hazırlanan örneklere 29 kHz frekansta 0, 2, 4, 8, 16 dakika boyunca ultrases uygulanmış ve bu uygulamanın etin gevrekliği üzerine olumlu bir etkisi olduğu gözlemlenmiştir (Smith ve diğ. 1991). Benzer olarak Longissimus thoracis,

Semimembranosus ve Biceps femoris olmak üzere üç farklı kas örneği seçilip 30 ve

40 kHz frekansa, 62 W/cm2 güce sahip bir ultrasonik banyo vasıtasıyla seçilen kas örneklerine ultrases uygulanmış fakat gevreklik üzerine bir etkisi olmadığı belirtilmiştir (Lyang and Allen 1996). 45 dakika boyunca 20 kHz frekansta 0 – 100 W/ cm2 arasındaki güçlerde ultrasonik banyo ve prob vasıtasıyla salamura uygulaması gerçekleştirilen Longissimus dorsi kaslarının belli bir eşik altında ultrases uygulandığında NaCl transferinin arttığı belirlenmiştir (Carcel ve diğ. 2007). 40 kHz frekansa ve 37,4 W/ dm3 _{güce sahip ultrasonik banyo kullanılarak salamura}

edilen Longissimus Dorsi kaslarının son NaCl içeriğinin ve tekstürünün değişmesinin yanı sıra salamura işleminde NaCl ve su geçişinin arttığı tespit edilmiştir (Ozuna ve diğ. 2013). Longissimus thotacis et lumborum kaslarının belli bir NaCl içeriğine gelmesini sağlamak amacıyla ultrasonik uygulama gerçekleştirilmiş ve istenilen NaCl konsantrasyonuna kontrol grubuna göre daha kısa sürede ulaşılmıştır (McDonnell 2014). 20 kHz frekansa ve 100 W/ cm2 güce sahip bir probla Longissimus Dorsi kaslarının salamura edilmesi incelenmiş ve NaCl içeriğinde ultrases yoğunluğu ile doğru orantılı bir değişim tespit edilmiştir (Carcel ve diğ. 2003). Kesimden sonra sığır etinin Semimembranosus kaslarına 2 W/cm2 güce ve 25 kHz frekansa sahip ultrasonik muamele gerçekleştirilmiş ve daha sonra dondurma ve çözündürme işlemi gerçekleştirilerek kalite parametreleri incelenmiş, ultrasonik dondurulup çözündürülen etin damlama kaybının azaldığı, et liflerinin birbirine tutunma kuvvetinin arttığı, sertlik ve elastikiyetinin azaldığı, su tutma kapasitesin arttığı belirlenmiştir (Dolatowski 2000).

(22)

8 3. GIDALARIN KURUTULMASI

Gıdaların kurutularak dayandırılma yöntemi gıda maddelerini dayanıklı hale getirmek için kullanılan en eski yöntemlerden biridir. Kurutulmuş gıdaların içeriğindeki su, enzimatik ve mikrobiyal faaliyetler açısından güvenilir sınırda olduğundan bu gıdalar uzun süre depolanabilmektedir. Kurutma işleminin esas amacı gıda maddesini dayanıklı hale getirmektir (Gürses 1986).

Birçok gıda muhafaza yöntemi açısından kurutmanın yeri ayrıcalıklıdır. Kurutma işlemiyle gıdadaki mevcut su, onun bozulmasına izin vermeyecek düzeye kadar azaltıldığı için kesin bir muhafaza olanağı sağlanmaktadır. Kurutulmuş gıdalar diğer yöntemlerle dayandırılanlardan farklı olarak besin öğeleri açısından yoğunlaştırılmış bir nitelik kazanmışlardır. Maliyet açısından değerlendirildiğinde de kurutma; en ucuz muhafaza yöntemidir. Kurutulmuş gıda üretiminde işçilik ve ekipman maliyeti düşük olduğu gibi son ürünü taşıma ve depolama maliyetleri de oldukça azdır. Kurutulmuş ürünler kuru olarak tüketilebildiği gibi, hazır çorba, bebek maması, hazır yemekler gibi farklı alanlarda kullanılmaktadır (Cemeroğlu 2004).

17. yüzyılda özellikle savaşlarda gıdaların uzun süreli olarak depolanmasına ihtiyaç duyulmuştur. Fransızlar ilk kurutucunun üretimini gerçekleştirerek gıdaların kurutulması konusunda ilk adımı atmışlardır. Kurutulmuş gıdaların kolay taşınabilir ve depolanabilir olması özellikle savaş zamanlarında oldukça büyük yarar sağlamıştır (Barbosa-Canovas and Vega-Mercado 1996).

3.1 Kurutma Yöntemleri

3.1.1 Doğal Kurutma

Güneş ısısından yararlanılarak ürünün yapısındaki su oranının azaltılması işlemi doğal kurutma olarak adlandırılır. Geleneksel olarak güneşte kurutma gıda kurutmada kullanılan en yaygın yöntemdir. Fakat kurutma için geniş alanların gerekmesi, kurutulan ürünün haşere, kuş, böcek, toz gibi zararlılara maruz kalması

(23)

9

bu yöntemin en büyük dezavantajlarındandır. Ayrıca kurutma işlemi çok yavaş gerçekleştiğinden kurutma süresi uzundur. Bu kurutma yönteminde genellikle % 15’in altındaki su oranlarına inilemez. Fakat herhangi bir ekipmana ihtiyaç duyulmadığından diğer kurutma yöntemlerine göre maliyet açısından daha elverişlidir (Soysal 2004, Er 2011).

3.1.2 Yapay Kurutma

Kurutma işlemi, kapalı alanlarda ve kontrol edilebilir koşullarda gerçekleştiriliyorsa, buna yapay kurutma adı verilir. Bu uygulamada ürünün yapısında önemli değişiklikler olmaksızın yapıdaki suyun tamamının ya da tamamına yakın kısmının uzaklaştırılması söz konusudur. Kurutma işleminde dikkat edilmesi gereken en önemli noktalardan biri kurutulmuş ürünün rehidrasyon işlemi sonrasında eski haline ya da eski haline en yakın duruma dönmesidir (Dadalı 2007).

Kurutma yöntemini temel olarak doğal ve yapay kurutma şeklinde kategorize edebiliriz fakat kurutma yöntemlerinin farklı şekillerde sınıflandırılması da söz konusudur. Bunlardan biri gıdayı kurutmak amacıyla gerekli ısının gıdaya ulaşma şekline göre sınıflandırmadır. Buna göre "konveksiyon kurutma", "kontakt kurutma" ve "radyasyon kurutma" olmak üzere başlıca üç farklı kurutma yönteminden söz edilebilir (Cemeroğlu 2004).

Konveksiyon kurutmada suyun buharlaşması için gerekli ısı, bir gaz tarafından, çoğunlukla hava tarafından taşınır. Sıcak hava, kurutulacak materyalin içinden, üzerinden ve arasından geçirilir. Bu yöntem genel olarak "sıcak hava

kurutma" tekniği olarak bilinir (Cemeroğlu 2004).

Kontakt kurutmada ise evaporasyon için gerekli ısı, kondüksiyonla taşınır. Yani, kurutulacak madde hareketsiz kalırken veya hareket ederken bu sırada temas ettiği sıcak yüzeyden maddeye ısı taşınır (Cemeroğlu 2004).

Radyasyon kurutmada kurutulacak materyale ısı; herhangi bir maddi taşıyıcıya ihtiyaç olmaksızın sistemdeki bir radyasyon kaynağı ile ulaştırılmaktadır (Cemeroğlu 2004).

(24)

10 3.2 Kurutma Evreleri

Birim zamanda birim alandan buharlaşan su kütlesi "kurutma hızını" belirler. Kaliteli ürün eldesi ve ısı ekonomisi bakımlarından kurutma hızı büyük önem taşımaktadır. Katı bir maddenin hava ile kurutulmasına dış koşulların etkisini inceleyen çalışmalardan elde edilen deneysel bilgiler, sabit kurutma koşulları (hava hızı, nem, sıcaklık ve basınç) altında katıya ait nem miktarının zamanın bir fonksiyonu olduğunu ortaya koymuştur. Deney sonuçlarının ya grafik ya da sayısal yoldan türevi, kurutma hızını verir ve bu ya serbest nem ya da zamana karşıt olarak çizilir. Bu eğri incelendiğinde kurutma hızının dört evreden oluştuğu gözlemlenmektedir. Fakat bazı kaynaklar azalan hız evresini kendi arasında ikiye ayırmadan incelediklerinden toplamda üç evre olduğundan bahsedilebilir. Bunlar ısınma evresi, sabit kuruma hızı evresi ve azalan kuruma hızı evresidir. Azalan kuruma hızı evresi ise azalan hız ön evresi ve azalan hız son evresi olmak üzere ikiye ayrılabilir. Kurumakta olan bir maddenin nem miktarındaki değişim Şekil 3.1'de verilmiştir (Doğantan 1986, Güneş 1994).

3.2.1 Isınma Evresi

Bu evre yükselen hız evresi olarak da adlandırılmakta ve bu evrede verilen ısı miktarı, malzemenin ve bu malzemenin bünyesinde bulunan sıvının sıcaklığını yükseltmeye yarar. Bu evrede buharlaşma sıcaklıkla birlikte artar. Şekil 3.1’de AB arası ile bu evre gösterilmiştir (Güneş 1994).

3.2.2 Sabit Kurutma Hızı Evresi

Sabit kurutma hızı evresi Şekil 3.1’de BC çizgisi şeklinde gösterilmiştir. Bu evrede ürünün üzeri ince bir su tabakası ile kaplı olduğundan, önce su tabakası buharlaşmaya başlar. Başlangıçta çok hızlı olan buharlaşma, bir süre sonra yüzeyin hemen üzerinde oluşan buhar tabakası nedeniyle yavaşlar. Bu evrede kurutma hızı sabittir ve sadece katı maddenin yüzeyine etki eden hava hızı, akış şekli, sıcaklık ve nem gibi değişkenler tarafından kontrol edilir (Özel 2010).

(25)

11

Sıcak havadan katı maddeye aktarılan ısı katının içindeki nemi buharlaştırmada dengeli bir biçimde kullanıldığı için sabit kurutma hızı evresinde ısı ve kütle transferi arasında dinamik bir denge kurulur. Bu süreç esnasında katının iç nem hareketi tüm dış yüzeyi yaş olarak korumaya yeter çabukluktadır. Yani bu süreç boyunca dış yüzey her an neme doymuş durumdadır. Dolayısıyla yaş katının kütle transfer alanı ısı transfer alanına eşittir. Yani kurutma hızı ısı transferi tarafından kontrol edilir. Şekil 3.1’deki C noktası, ürünün yüzeyinde serbestçe buharlaşabilen nemin sona erdiği noktayı belirtir, bu noktada sabit hızda kuruma evresi sona erer ve bu noktadaki neme "kritik nem" adı verilir (Güneş 1994, Doğantan 1986).

3.2.3 Azalan Kurutma Hızı Evresi

Şekil 3.1’de CE çizgisi ile gösterilen evredir. Bu evrede kritik nem içeriğine gelen gıda maddesi sabit hızda kurutma evresinden azalan hızda kurutma evresine geçer. Artık sıcak havanın özelliklerinin kurutma hızına etkisi azalmış olup onun yerini gıdanın iç yapı özellikleri almıştır. Kritik noktadan sonra gıdanın yüzeyi kurudur ve bu yüzden gıdanın iç kısımlarında bulunan su, buhar olarak yüzeye taşınarak gıdadan uzaklaştırılır. Bu evrede gıdanın nem kaybı az olmasına rağmen sabit hızda kurutma evresine göre daha uzun zaman alır. Bunun nedeni gıdanın içindeki su oranının azalmış olmasıdır. Bu evreyi azalan hızda kurutma ön evresi (Şekil 3.1 de CD arası) ve azalan hızda kurutma son evresi (Şekil 3.1’de DE arası) olarak ikiye ayırmak da mümkündür (Güneş 1994, Dadalı 2007).

Azalan hız kurutma evresinde kütle transferi temel olarak "Sıvı Difüzyon Teorisi" ve "Kılcal Hareket Teorisi" olmak üzere iki teoriye göre açıklanmaktadır. Sıvı Difüzyon Teorisine göre; yüzey ile katı arasında var olan konsantrasyon farkından dolayı sıvı difüzyonu gerçekleşmektedir. Bu tür nem transferi tek fazlı çözeltiler oluşturan püre ve jelatin gibi gözeneksiz gıdalarda gözlemlenmektedir. Kılcal Hareket Teorisinde ise; serbest nemin kılcal borulara doğru hareket etmesi ve bu yolla yapıyı terk etmesi söz konusudur (Geankoplis 2003).

(26)

12

Şekil 3.1: Özgül Nemin Fonksiyonu Olarak Kuruma Hızı Eğrileri (Güneş, 1994).

3.3 Kuruma Hızını Etkileyen Faktörler

Kuruma hızı; doğrudan doğruya, ısı ve kütle transferine etki eden faktörler tarafından kontrol edilir. Bu faktörlerden başlıcaları havanın sıcaklık, nem ve kurutucudaki hızı, kurutulan materyale en geniş yüzey alanı kazandıracak geometrik düzenleme (parça iriliği, şekli, yığın kalınlığı vb.), kurutulan materyalin bileşimi gibi kendine özgü özellikleridir (Cemeroğlu 2004).

3.3.1 Sıcaklık

Kuruma hızını etkileyen en önemli faktörlerden birisi, kurutmada kullanılan sıcak havanın kuru ve ıslak termometre dereceleri arasındaki farktır. Eğer kullanılan

(27)

13

sıcak havanın ıslak ve kuru termometre sıcaklığı arasında bir fark yoksa bu havanın sıcaklığı ne olursa olsun herhangi bir kurutma potansiyeli olduğunu söyleyemeyiz. Islak ve kuru termometre arasındaki sıcaklık farkı arttıkça kuruma hızı da artar. Diğer taraftan ıslak ve kuru termometre sıcaklıkları arasındaki farkın sabit olduğu durumlarda kuru termometre sıcaklığı arttıkça difüzyon hızı artar buna bağlı olarak kuruma hızı artar ve kuruma süresi kısalır. Kurutma işlemi sırasında yüksek sıcaklıklarda çalışmanın ısı kayıplarını en aza indirmesi, yüksek buhar basıncı sağladığından hızlı bir kurutma işlemi gerçekleştirmesi, denge nem içeriğini yükseltmesi gibi faydalarının olmasının yanı sıra ince tabaka halinde kurutulan gıdaların yanması ve besin kayıpları gibi zararları da mevcuttur (Cemeroğlu 2004, Dadalı 2007).

3.3.2 Kurutma Havasının Hızı

Kurutucudaki kurutma havasının hızı, gıdaların kurutulmasında kuruma hızına etki eden faktörlerden birisidir. Hava hızı arttıkça kuruma hızı da artmaktadır. Kurutulan maddenin yüzeyinde kuruma sırasında, daima durgun bir buhar filmi oluşur. Eğer bu filmin sürekli olarak uzaklaştırılması sağlanırsa, suyun evaporasyonunda bir hızlanma belirir. İşte hava hızı, bu buhar filmini sürekli olarak sürüklemek suretiyle kuruma hızını artırıcı yönde etkide bulunmaktadır. Ancak bu etki belli bir hava hızına ulaşılana kadar görülmektedir. 300 m/dak’dan fazla bir hava hızının kuruma hızı üzerine bir etkisi yoktur. Ayrıca kuruma havasının hızı kurumanın bulunduğu aşamaya göre değişmektedir. Kurumanın başlangıcında kuruma havasının hızı oldukça etkili olmasına rağmen kurumanın ileri aşamalarında alt tabakalardaki suyun yüzeye taşınması sınırlayıcı etki yaptığından hava hızının etkisinin azaldığı gözlemlenmektedir (Cemeroğlu 2004).

3.3.3 Ortamın Nem İçeriği

Kurutulan gıdanın içerdiği nem miktarı ortamda bulunan su buharı miktarına göre değişiklik gösterir. Ortamın nem içeriği değiştirildiğinde maddedeki nem değişimi farklı karakteristiklere sahip olmaktadır. Sabit sıcaklıkta maddenin içinde

(28)

14

bulunduğu ortamın nem miktarının değiştirilmesi ile maddedeki nem miktarının değişimini gösteren eğrilere sorbsiyon izotermleri denilmektedir (Dadalı 2007). Şekil 3.2’de gıdaların genel sorpsiyon izotermi gösterilmiştir.

Şekil 3.2: Gıdaların genel sorpsiyon izotermi (Cemeroğlu 2004).

Sabit sıcaklıkta ortamdaki nem içeriğinin arttırılmasıyla meydana gelen, maddenin nem miktarındaki değişim adsorbsiyon (maddenin nem alması), sabit sıcaklıkta ortamdaki nem içeriğinin azaltılması ile maddenin içerdiği nem miktarında meydana gelen değişime ise desorbsiyon (maddenin nem kaybetmesi) adı verilmektedir (Baker 1997).

Bir gıdanın sorpsiyon izotermi, adsorpsiyon ya da desorpsiyon izotermi olarak belirlenebilmektedir. Yaş bir gıdanın desorpsiyon ile adsorpsiyon olayı ters yönde gelişen iki olay da olsa aynı yolu izlememektedirler. Şekil 3.2’de görüldüğü gibi çoğunlukla A bölgesinin başlangıcında sona eren bir bombe oluşmaktadır. Buna "desorpsiyon histeresiz’i" denilmektedir (Cemeroğlu 2004).

3.3.4 Kurutulan Gıdanın Yüzey Alanı

Kuruma hızı; parçacıkların yüzey alanı ile doğru, kalınlıklarıyla ters orantılıdır. Gıdanın yüzey alanının fazla olması ısı geçişi ve buharlaşma için daha geniş bir alan oluşturacağından kurutma hızını arttıran bir parametredir. Daha büyük

(29)

15

yüzey alanı elde ederek daha geniş bir ısıtıcı yüzeyde ısı transferini sağlayabilmek için, ürün küçük parçalar ya da ince dilimlere bölünmelidir. Bu şekilde nemin uzaklaşacağı alan arttırılmış olur. Çok ince dilimler seçildiğinde kurutma esnasında yanma problemiyle karşılaşılabileceğinden, kullanılabilecek optimum kalınlık tercih edilmelidir (Cemeroğlu 2004, Kartal, 2011, Demiray 2009).

3.3.5 Gıdaya Özgü Nitelikler

Kurutulan gıdanın kendine özgü nitelikleri kuruma hızına etki eden faktörlerden bir diğeridir. Ürünün kimyasal bileşimi özellikle önem taşımaktadır. Eğer, şeker, tuz ve benzerleri gibi küçük moleküllü çözünmüş maddelerce zengin bir materyal, bu maddelerce daha fakir bir materyalle kuruma açısından kıyaslanırsa, çözünmüş maddelerce zengin olanın daha zor kuruduğu görülür. Çözünmüş maddeler suyun buhar basıncını düşürmekte, dolayısıyla suyun buharlaşması güçleşmektedir. Diğer taraftan materyalin bileşimi onun suyu bağlama gücüyle de yakından ilişkilidir. Nitekim, serbest su, gıdada öncelikle ve kolaylıkla uzaklaşabilen su olduğu halde, katı parçacıklarla adsorpsiyonla bağlanan su daha zor uzaklaşmaktadır. En zor uzaklaştırılan su ise kimyasal olarak bağlı olan sudur (Cemeroğlu 2004).

3.4 Gıda Kurutmada Kullanılan Kurutucu Sistemeler

3.4.1 Kabin Tipi Kurutucu

Bu tip kurutucularda, kurutulacak ürün tabanı delikli ya da ızgaralı tepsilere serildikten sonra, kabin içindeki raflara yerleştirilir. Kuru hava bu odalara fan yardımıyla verilir. Raflar ve tepsiler hava dolaşımını engellemeyecek şekilde tasarlanmalıdır. Gıdaların yüzeyini dolaşan hava aldığı nemle birlikte dışarı atılır. Kurutucu sistemi yükleme ve boşaltmada iş gücünden tasarruf amaçlı arabalı sistemler kullanılabilir. Kabin tipi kurutucular, kurutma havasının kabin içinde dolaşırken izlediği akış yönüne göre paralel ve çapraz akışlı olmak üzere iki şekilde

(30)

16

tasarlanabilir. Paralel akışlı kabin kurutucular hassas ürünler için kullanılmaktadır. Şekil 3.3’te paralel ve çapraz akışlı kabin kurutucular gösterilmiştir (Kartal 2011).

Şekil 3.3: Paralel ve çapraz akışlı kabin kurutucu şematik gösterimleri (Kartal, 2011)

3.4.2 Tünel Tipi Kurutucu

Sürekli ve yarı sürekli olarak kullanılabilen tünel kurutucular, kabin kurutucuların geliştirilmiş şeklidir. Bu sistemde ürünler yine kabin kurutucudaki gibi raflar üzerine dizilmiştir, fakat raflı sistem raylar vasıtasıyla hareket halindedir. Bu raflı sistem tünelin bir ucundan girer, diğer ucundan çıkıncaya kadar ters akım prensibine göre üflenen sıcak hava ile kurutulur. Kurutucuda, havanın tekrar ısıtılması veya tekrar dolanımı ile kurutucudan çıkmadan önce daha fazla nem alması sağlanabilir. Tünel kurutucularda değişik hava hızı ve yönü, sıcaklık ve nem uygulamaları ile farklı özelliklere sahip pek çok ürün kurutulabilirken tünel girişi ve çıkışında sıcak hava kayıplarını önlemek için gereken önlemler alınmalıdır (Erçetin 2007, Kartal 2011).

3.4.3 Akışkan Yatak Kurutucu

Akışkan yatak kurutucular gerçekte, tekne şeklindeki bantlı kurutucuların geliştirilmiş şekilleridir. Tekne şeklindeki bantlı kurutucularda, tekneyi oluşturan elek şeklindeki bant, yavaş bir hızla sonsuz bir dönüş yaparken, kurumakta olan

(31)

17

materyal tekne içinde devamlı olarak hareket halinde kalır. Bu şekilde parçacıklar hızla kururlar. Bu tip kurutucularda kurutulacak ürün, alttan yüksek bir hızla verilen sıcak hava ile adeta askıda kalır, akışkan bir yatak halinde bulunur. Parçacıkların akışkan bir halde kalabilmesi için, havanın belli bir hızda verilmesi gerekmektedir. Akışkan yatak kurutucularda sıcak hava ile kurutulacak materyalin teması etkin bir şekilde sağlanabildiğinden ısı transferi statik yatağa göre oldukça hızlıdır (Cemeroğlu 2004).

3.4.4 Valsli Kurutucular

Bu tip kurutucular içten ısıtılan bir silindir (vals) vasıtasıyla kurutmayı gerçekleştirirler. Bu valsin üzerine ince bir tabaka halinde yayılan sıvı veya lapa halindeki gıda, valsin yaklaşık 300 derecelik dönüşü sonunda kurumuş bir halde yüzeyden kazınarak alınır. Silindirlerin ısıtılması; içerisine verilen buhar, sıcak su veya ısı iletimi yüksek bir sıvı vasıtasıyla sağlanır (Cemeroğlu 2004).

3.4.5 Vakum Kurutucular

Bu tip kurutucular sıcaklığa duyarlı, kolay okside olabilen gıdaların kurutulması amacıyla kullanılır. Vakum kurutucularda gıdalardaki serbest su, düşük basınç altında uzaklaştırılır. Vakum uygulaması ile düşük sıcaklıklarda kurutma işlemi gerçekleştirildiğinden daha yüksek kalitede ürün elde etmek mümkündür. Ayrıca bu yöntem sıcak hava ile kurutma yöntemiyle karşılaştırıldığında, daha yüksek kurutma hızına sahiptir ve bu yüzden kurutma süresi de kısadır. İşlem süresinin kısalmasının yanı sıra gıdadan su ile birlikte oksijeni de uzaklaştırdığı için oksijenin neden olduğu zararları engellemektedir (Gözükara 2013).

3.4.6 Püskürtmeli Kurutucular

Püskürmeli kurutucular genellikle süt tozu, sabun, kahve ve deterjan gibi malzemelerin üretiminde kullanılır. Kullanılan ürünler homojendirler ve kuruma süreleri 5-15 saniye arasında değişmektedir. Bu tip kurutucularda sıcak kurutma

(32)

18

ortamına, malzeme bir püskürtücü vasıtasıyla gönderilir. Kurutma havasının sıcaklığı 93ºC ile 760ºC arasında değişmektedir. Püskürmeli kurutucular, kurutma süresinin kısa olması nedeniyle ısıya duyarlı gıdaların kurutulması için oldukça uygun sistemlerdir. Kurutma ortamı, besleme akımı ile paralel ya da zıt yönde sistemden geçirilebilir (Özel 2010).

3.4.7 Dondurulmuş Halde Kurutmanın Yapıldığı Kurutucular

Dondurulmuş halde kurutma yönteminde, donmuş haldeki su süblimleştirilerek, doğrudan buhar haline geçer. Bu yöntemde ürünün yüksek sıcaklıklara maruz bırakılmadan kurutma işleminin gerçekleştirilmesi, yöntemin diğer kurutma yöntemlerine olan en belirgin üstünlüğüdür. Ürün önce dondurulur daha sonra da yüzeyine ısı uygulanarak buzun süblimleşmesi sağlanır. İşlem başlangıcında, ürünün yüzeyine uygulanan ısı o noktada süblimleşmeye neden olur. Başlangıçta gözlenen bu süblimleşme ile buharın uzaklaşması, buz yüzeyinin geri çekilmesine neden olur. Dondurulmuş halde kurutma işlemi gerçekleştirilirken, dondurulma sıcaklığının -40ºC’den düşük olması büyük buz kristallerinin oluşumuna neden olmayarak hızlı bir şekilde dondurma sağladığından tercih edilir (Dadalı 2007, Gözükara 2013).

3.4.8 Ozmotik Kurutucu

Ozmotik kurutucu sistemlerde gıda maddelerinin konsantre çözeltiler içerisinde sularının uzaklaştırılması sağlanır. Ozmotik kurutmada temel olarak üç aktarımdan söz edilebilir. Bunlar; üründen çözeltiye doğru olan su akışı, çözeltiden ürüne çözünen aktarımı ve üründen çözeltiye çözünen aktarımıdır. Üründeki çözünenlerin çözeltiye geçmesi, su kaybı ve çözünen kazancının yanında çok az miktarda olmalarına rağmen son ürünün bileşimi açısından önemlidir. Bu sayede ozmotik kurutma ile suyun uzaklaştırılması ve çözünür kuru madde katılımı ile formülasyon etkisi sağlanabilir. Fakat ozmotik kurutma vasıtasıyla üründeki su belli bir seviyeye kadar uzaklaştırılabilir. Bu yüzden ozmotik kurutma dondurma,

(33)

19

pastörizasyon, kurutma ve konserveleme gibi işlemlere bir önişlem olarak kullanılır (Kartal 2011).

3.4.9 Dielektrik ve Mikrodalga ile Kurutucular

Mikrodalga ve dielektrik kurutma, kurutulacak ürüne elektromanyetik sinyaller gönderilmesiyle, ürün içindeki iyonların veya çift kutuplu maddelerin moleküllerinin hareket etmesi ve bunun sonucunda madde içinde ısı üretilmesi esasına dayanır. İyonlar, elektrik yüklü atomlar olduklarından herhangi bir elektriksel alana girdiklerinde, bu alanın etkisiyle kendi kutuplarının tersi yönde hareket ederler. Bu hareket esnasında yüksüz atomlarla çarpışan iyonlar kinetik enerjilerini kaybederler. Elektriksel alanın yönü değiştiğinde ise bu işlem ters yönde gerçekleşir ve elektriksel alanın frekansına bağlı olarak saniyede milyonlarca kez gerçekleşir. Böylelikle elektrik alan enerjisi kinetik enerjiye, kinetik enerji de çarpışma anında ısı enerjisine dönüşür (Erçetin 2007).

3.4.10 Infrared Kurutucular

Termal radyasyon, kızılötesi lambalar, buhar ısıtmalı kaynaklar, elektrikle ısıtılmış yüzeyler tarafından sağlanır. Bu mekanizma ile malzemenin yüzeyine yakın bölgeleri ısındığından, ince levha yapısındaki malzemelerin kurutulması için uygundur. Isı transferi termal radyasyon yayan malzemenin yapısı ve karakteristiği ile kurutulan maddenin özelliklerine bağlıdır ve ısıl verim düşük olabilir (Özel 2010).

3.5 Et Ürünlerinin Kurutulması

Et muhafazasının en eski bilinen yöntemlerinden biri etin doğal koşullarda kurutulmasıdır. Karkasın tüm parçaları belli boyutlarda parçalanarak kurutulma gerçekleştirilirse tüm karkasın kurutulması sağlanabilir. Etin kurutulma süresi, kurutulacak parçaların büyüklüğüne, kalınlığına, ortamın sıcaklığı, nemi ve hava hızına bağlı olarak değişmektedir (Gökalp ve diğ. 1994).

(34)

20

Kurutulmuş et tüketiminin tarihi; antik Sümer ve Moğolistan’ın kuzey ve doğu bölgelerine kadar dayanmaktadır. Bu dönemlerde et, muhafazasının kolay olması amacıyla kurutulmaktadır. Et kurutma işlemi sadece koruma amaçlı değil ayrıca taşıma ve depolama açısından da kolaylık sağlamaktadır. Günümüzde ise kurutulmuş et ürünleri çeşitli formülasyonlara ilave amaçlı kullanılabilmektedir. Hızlı bir şekilde tüketimi sağlanan noodle vb. ürünlere kurutulmuş et küpleri ilavesi söz konusu olabilmektedir. Kurutulmuş et ürünlerinin renk, tekstür, büzüşme, gözeneklilik ve rehidrasyon kapasitesi gibi kalite parametreleri kurutma şeklinden etkilenmektedir. Bu yüzden etlerin güneşte kurutulmasına ilave olarak sıcak hava ile kurutma, dondurulmuş halde kurutma, mikrodalga destekli kurutma gibi kurutma işlemini hızlandırıcı aynı zamanda ürün kalitesini arttırıcı yeni yöntemler de geliştirilmektedir (Hii ve diğ. 2014).

Etin kurutulmasının amacı etteki serbest suyun uzaklaştırılmasıdır. Kurutma işlemi ile belli bir su aktivitesi değerinin altına düşülür ve bu sayede etin dayanıklılığı arttırılmış olur. Kurutma işlemi gerçekleştirilerek mikroorganizmaların gelişimi açısından güvenliği sağlanan etin soğukta muhafazasına ya da dondurulmasına gerek kalmamaktadır. Kurutma işlemi genellikle diğer bir temel işlemle beraber kullanılmaktadır. Kurutulan ürünler doğal olarak taze ürüne göre renk, koku, yapı ve kullanım amaçları açısından farklılık göstermektedir. Kurutma teknolojisinden çoğunlukla çorba üretiminde yararlanılmaktadır (Öztan 1993).

(35)

21

4. GIDALARIN ULTRASES DESTEKLİ KURUTULMASINA YÖNELİK ÇALIŞMALAR

Kantaş (2007), 24 kHz frekansa sahip prob vasıtasıyla elma, kereviz, havuç ve patates örneklerine yüksek güçlü doğrudan temas ile ultrases uygulamış ve 30, 40 ve 50ºC hava sıcaklıkları ve 3,9 m/s hava hızı koşullarında kurutma işlemini gerçekleştirmiştir. Kurutma kinetiği üzerine genlik, sıcaklık ve vurgunun etkisini incelemiştir. En uygun kurutma koşullarının elma için 30ºC, % 100 genlik, 1,0 vurum; kereviz için 30ºC, % 100 genlik, 1,0 vurum; havuç için 50ºC, % 70 genlik, 1,0 vurum ve patates için 50ºC, % 70 genlik, 0,7 vurumda gerçekleştiği belirlenmiştir. Ultrasesin kuruma hızı üzerine etkisinin, elma > kereviz > havuç > patates şeklinde olduğu; yapı ve bileşimdeki hava boşluklarının ultrasesin etkisini arttırıcı, nişasta ve şeker varlığının ise etkiyi azaltıcı özelliğe sahip olduğu belirlenmiştir.

Fernandes and Rodrigues (2007), muz örneğine 25 kHz frekansa sahip ultrasonik banyo ile 30ºC sıcaklıkta 10, 20, 30 dakika boyunca ultrases önişlemi uygulayıp örnekleri 60ºC sıcaklıkta sıcak hava vasıtasıyla kurutmuşlardır. Yapılan çalışmaya göre 20 dakikalık ultrases önişleminin suyun difüzyonunu arttırarak kurutma süresini % 10,3 oranında azalttığı belirtilmiştir. Ayrıca 30 dakikalık ultrases önişlemiyle muzların toplam indirgen şeker miktarında % 21,3 oranında azalma gerçekleşmiştir. Böylece ultrases uygulamasıyla şeker oranı azaltılmış kurutulmuş ürünler üretilebileceği sonucuna varılmıştır.

Fernandes ve diğ. (2008), papaya meyvesi ile yaptıkları bir çalışmada, papaya meyvesine 25 kHz frekansta 100 W/ m3 güçte ultrasonik banyo ile 30ºC’de 10, 20, 30, 45, 90 dakika sürelerinde ultrases önişlemi uyguladıktan sonra meyveleri 60ºC’lik sıcak hava ile kurutmuşlardır. 30 ve 90 dakika boyunca ultrases uygulanan örneklerin şeker içeriğinin sırasıyla % 13,8 ve % 30,6 oranında azaldığını belirtmişlerdir. 20 dakika boyunca ultrasese maruz bırakılan örnekte ise mikro kanal oluşumuna bağlı olarak su difüzyon katsayısının % 28,8 oranında arttığı ve kuruma süresinin % 16 oranında azaldığını tespit etmişlerdir.

(36)

22

Deng and Zhao (2008), 50 ve 60 kHz frekansa sahip, 185 W güçte ultrasonik banyo vasıtasıyla 3 saat boyunca yüksek fruktozlu mısır şurubu içerisinde ultrases uygulaması gerçekleştirilen elma örneklerini 55 ºC’de 3,86 m/s hava hızında sıcak havada ve -45ºC’ de dondurulmuş halde kurutmuşlardır. Yapılan bu çalışmalar darbeli vakum yöntemiyle kıyaslandığında; su aktivitesi ve nem içeriğinin azaldığı, camsılaşma sıcaklığının ve rehidrasyon oranının arttığı, yapıda ciddi bozulmalar gerçekleştiği bildirilmiştir.

Oliviera ve diğ. (2010), jambu meyvesine 10, 20, 30, 45 ve 60 dakika boyunca 25 kHz frekans ve 60 W gücünde ultrasonik banyo ile 25 ve 50 ºBriks’lik sakkaroz çözeltileri içerisinde ultrases önişlemi uygulamış ve daha sonra örnekleri 60ºC’lik sıcak hava ile kurutmuşlardır. Bunun sonucunda, 25ºBriks’lik sakkaroz çözeltisi içerisinde 30 dakika ultrasese tabi tutulan örneğin suyun difüzyon katsayısının % 28,1 oranında 60 dakika önişleme maruz kalan örnekte ise; % 27,3 oranında azaldığını bildirmişlerdir.

Azoubel ve diğ. (2010), 25 kHz frekansa sahip ultrasonik banyo vasıtasıyla 30 ºC sıcaklıkta 10, 20, 30 dakika boyunca ultrases önişlemi uyguladıkları muz örneklerini 50 ve 70 ºC sıcaklığa ve 3 m/s hava hızına sahip akışkan yatak kurutucuda kurutmuşlardır. 30 dakikalık önişlem uygulaması sonucunda örneklerin su içeriğinin % 5 ve 17 oranında arttığı; 20 dakikalık ultrases önişlemi sonrasında 50 ºC’de kurutulan örneklerin kurutma süresi 345 dakikadan 207 dakikaya düşerken; 70 ºC’de kurutulan örneklerin kurutma süresinin 111 dakikadan 106 dakikaya düştüğü belirlenmiştir.

Garcia-Perez ve diğ. (2010) yaptıkları bir çalışmada; 15 ve 90 W güçte ultrases uyguladıkları 2 cm kalınlığında 2,4 cm çapında silindirik olarak kesilmiş patlıcanları 40ºC’de 1 m/s hızda sıcak hava ile kurutmuşlardır. Ultrasesin gücü arttıkça kurutma süresinin kısaldığı, kurutma kinetiğinin hızlandığı belirtilmiştir. Kurutma süresindeki azalmanın 90 W güçte ultrases uygulanan örneklerde % 70 oranında olduğu tespit edilmiştir.

(37)

23

Ozuna ve diğ. (2011), 21,8 kHz frekansta ve 37 kW/m2 _{güçte ultrases}

önişleminin patatesin kurutma kinetiği üzerine etkisini araştırdıkları çalışmalarında, ultrases uygulanan örneklerin ultrases uygulanmayanlara göre kurutma sürelerinde % 40 oranında bir azalma, su difüzyon katsayısında ve kütle transfer katsayısında sırasıyla % 64 ve % 58 oranında bir artış olduğunu belirlemişlerdir.

Izidoro ve diğ. (2011), ham muzdan izole edilen nişastanın kurutulmasında, 20 kHz frekansta 24 W enerjiye sahip ultrases önişlemini 1 saat süre ile uygulamış daha sonra nişasta örneğini mini sprey kurutucuda (130 ºC giriş – 47 ºC çıkış) kurutmuşlardır. Sonuç olarak; ultrases uygulaması nişasta moleküllerinin yapısında bozulma gerçekleştirmiş, suyun difüzyonunu, nişastanın şişme özelliğini ve su emme kapasitesini arttırmıştır.

Schössler ve diğ. (2012) kırmızı dolma biber ve elma ile yaptıkları çalışmalarında ultrasesi sıcak hava ile kurutmaya destek olarak uygulamışlardır. Elma örnekleriyle gerçekleştirdikleri çalışmada ultrases desteğini hem sürekli hem de kesikli olarak kullanmışlardır. Kesikli olarak gerçekleştirdikleri uygulamayı iki şekilde sürdürmüşlerdir. Bunlardan biri 10 saniye ultrases uygulayıp 10 saniye ara vermek şeklinde iken diğeri ise 10 saniye ultrases uygulayıp 90 saniye ara vermek şeklindedir. Kesikli olarak kullandıkları sistemde istedikleri nem içeriğine ulaşmaları için gereken sürenin sürekli uygulamaya göre toplamda daha kısa olduğunu fakat kuruma hızı eğrisinde herhangi bir değişim olmadığını tespit etmişlerdir. Kırmızı dolma biber örneklerinde ultrases uygulaması ile etkin difüzyon katsayısının 0,71 x 10-10_{’dan 0,78 x 10}-10_{’a arttığı, elma örneklerinde ise sürekli ultrases desteğinde 0,28}

x 10-10’dan 0,37 x 10-10’a, kesikli ultrases desteğinde ise 0,35 x 10-10’a yükseldiği belirtilmiştir. Ayrıca ultrases desteğinin ürünün kalite özelliklerini ve rehidrasyon karasterisriklerini geliştirdiği saptanmıştır.

Nowacka ve diğ. (2012) 35 kHz frekansa sahip ultrasonik banyo vasıtasıyla elma örneklerine 10, 20 ve 30 dakika boyunca ultrases uyguladıktan sonra 1,5 m/s hıza sahip sıcak havalı kurutma fırınında 70°C’de kurutma gerçekleştirmişlerdir. Ultrases desteğinin kurutma süresini % 31 oranında azalttığını, ultrases uygulanan örneklerin büzüşme oranının % 9 ve % 11 oranında arttığını, göznekliliğinde ultrases uygulanmayan örneklere göre %9 - 14 oranında arttığını tespit etmişlerdir.

(38)

24

Ozuna ve diğ. (2014) morina balığı salamurası üzerine yaptıkları bir çalışmada 21,9 kHz frekansa sahip ultrasonik çemberden sıcak hava ile kurutmaya destek olarak yararlanmışlardır. Bu kapsamda -10, 0, 10 ve 20°C’de kurutma gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmanın sonuçlarına göre ultrases desteği kurutma süresini % 35 - 54 oranında azaltmıştır. Kurutma süresindeki en yüksek orandaki azalmalar -10 °C ve 20 °C’de tespit edilmiştir. Ayrıca ultrases uygulaması uygulanan her sıcaklıkta etkin difüzyon katsayısını % 42 - 110 oranında arttığı belirtilmiştir. Ultrases desteği ile kurutulan Morina balığı salamuralarının rehidrasyon kapasitelerinin ve renk değerlerinin de olumlu yönde değiştiği tespit edilmiştir.

Başlar ve diğ. (2014) ultrases ve vakum kurutmayı birlikte kullandıkları çalışmalarında ultrases vakum kurutma, vakum kurutma ve sıcak hava ile kurutma olmak üzere üç farklı teknik ile tavuk ve sığır eti kurutmuşlardır. 55, 65 ve 75°C olmak üzere üç farklı sıcaklık kullanan araştırmacılar sığır eti için 75°C’deki kurutma süresini ultrases vakum kurutma, vakum kurutma ve sıcak hava ile kurutma için sırasıyla; 300, 480, 750 dakika olarak tespit ederken bu süreyi tavuk etinde sırasıyla 330, 570, 780 dakika olarak tespit etmişlerdir. En düşük enerji tüketimi ultrases vakum kurutmada tespit edilmiştir. Sonuçlara göre ultrases vakum kurutma tavuk ve sığır etinin kuruma süresini kısaltmıştır.

Gamboa- Santos ve diğ. (2014) çilek örneği üzerine yaptıkları bir çalışmada 2 m/s hava hızına sahip ultrases destekli kurutucuda çilek örneklerini kurutmuşlardır. Yapılan çalışmada 0, 30, 60 W güçte farklı ultrases uygulamaları gerçekleştirilirken, 40, 50, 60 ve 70°C sıcaklıklarda çalışılmıştır. Çalışmanın sonuçlarına göre akustik güç ve sıcaklık arttırıldığında kurutma süresi % 13 - 44 oranında azalmıştır. Ayrıca ultrases desteğinin etkin difüzyon katsayısı ve kütle transfer katsayısı üzerine olumlu etkilerinin olduğu belirlenmiştir.

(39)

25 5. MATERYAL VE YÖNTEM

5.1 Materyal

Bu çalışmada materyal olarak seçilen sığır bonfile eti (Longissimus Dorsi) örnekleri ve tavuk göğüs eti (Pectoralis Major) Denizli’de yerel bir marketten toplu olarak temin edilmiştir. Örnekler kurutma denemelerinde kullanılıncaya kadar -18ºC depolanmış ve kullanılmadan 24 saat önce +4 ºC’de çözündürülmüştür. Örneklerin başlangıç nem içerikleri 105 ºC’deki etüvde sabit tartıma gelene kadar kurutularak belirlenmiştir. Başlangıç nem içerikleri; ultrases uygulanmadan önce ve sonra olmak üzere ayrı ayrı belirlenmiştir.

5.2 Yöntem

5.2.1 Ultrases Önişlemi

Önişlemler, 1:4 (w/v) ürün/su oranında beher içerisinde saf su kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sığır bonfile eti ve tavuk göğüs eti örnekleri 1 cm3_{’lük küpler}

halinde kesilerek vakum ambalajlanmıştır. Ultrases uygulaması 20 kHz frekansa ve 400W güce sahip Bandelin HD 3400 model ultrasonik homojenizatör cihazı ile VS 200 T nolu uç kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tavuk göğüs eti ve sığır bonfile eti örnekleri 5 ve 10 dakika olmak üzere iki farklı sürede ultrases önişlemine maruz bırakılmıştır.

Ultrases önişlemini öncesinde, sonrasında ve 1’er dakikalık aralıklarda gerçekleştirilen uygulamaların arasında (yaklaşık 20-30 saniye gibi bir süre içerisinde) kullanılan saf suyun sıcaklığının ölçümü yapılarak sıcaklık artışı kontrol edilmiş ve önişlem sırasında meydana gelen sıcaklık değişimi belirlenmiştir.

(40)

26 5.2.2 Kurutma Denemeleri

Önişlemin ardından kurutulacak olan sığır bonfile eti ve tavuk göğüs eti örnekleri her bir paralel için tepsiler 35 adet küp alacak şekilde sıralanmıştır. Kurutma denemeleri, Yücebaş Makine Tic. Ltd. Şti. (İzmir) tarafından üretilen ve bölüm laboratuvarında bulunan tepsili kurutma kabininde 50ºC ve 80ºC’de gerçekleştirilmiştir. Kurutma süresince ilk 30 dakika her 5 dakikada bir, sonrada her 30 dakikada bir tartım gerçekleştirilmiştir. Kurutma denemeleri, 0,3 m/s hava hızında 2 paralel 2 tekerrür olarak gerçekleştirilmiştir.

5.2.3 Rehidrasyon Denemeleri

Ultrases önişleminin örneklerin su geri kazanım özellikleri üzerine etkisinin belirlenmesi amacıyla; kurutulmuş tavuk göğüs eti ve sığır bonfile eti örnekleri 1: 50 (w/w) ürün/su oranında bir beher içerisinde 80ºC’de su banyosunda rehidrasyon işlemine tabi tutulmuştur. Rehidrasyon denemeleri boyunca ilk 30 dakikada her 5 dakikada bir sonrasında ise her 30 dakikada bir tartım gerçekleştirilmiştir. İşlem örneklerin su alımının durması ile sona erdirilmiştir. Rehidrasyon denemeleri 2 paralel 2 tekerrür halinde gerçekleştirilmiştir.

5.2.4 Su Tutma Kapasitesi

Rehidre edilmiş sığır bonfile eti ve tavuk göğüs eti örneklerinin su tutma kapasiteleri, 5ºC’de 4000 rpm’de 10 dakika boyunca özel olarak tasarlanmış santrifüj tüpleri ile santrifüj edilmesi sonucunda belirlenmiştir. Santrifüj tüplerine yerleştirilen tel elekler vasıtasıyla suyun örneklerden ayrılması mümkün olmuştur. Su tutma kapasitesi denemeleri 2 paralel ve 2 tekerrür şeklinde gerçekleştirilmiştir.

(41)

27 5.3 Hesaplamalar

5.3.1 Nem İçeriğinin Hesaplanması

Sığır bonfile eti ve Tavuk göğüs eti örneklerinin ultrasonik önişlem sonrasında kurutulması sırasında, nem içeriği aşağıdaki gibi hesaplanmıştır;

Mt = (m-KM)/KM (3.1)

Mt herhangi bir t anındaki nem içeriği (g su/ g kuru madde) iken, m örneğin

ağırlığı (g), KM örneğin kuru madde içeriği (g) olarak tanımlanmıştır (Demiray 2009).

5.3.2 Kuruma Hızının Hesaplanması

Kuruma hızı, nem içeriğine karşılık kuruma zaman eğrilerinin türevlerinin alınması ile bulunmuştur. Kuruma hızı g su/ g kuru madde.dak olarak ifade edilmektedir.

Kuruma Hızı = (Mt+dt –Mt )/dt (3.2)

Mt+dt herhangi bir t+dt anındaki nem içeriği (g su / g kuru madde), Mt

herhangi bir t anındaki nem içeriği (g su / g kuru madde), dt kuruma zamanı (dakika) olarak ifade edilmiştir (Dadalı 2007).

5.3.3 Nem Oranının Hesaplanması

Denklem 3.3’te verilen nem oranı birimsizdir.

MR = (Mt - Me)/((M0 - Me) (3.3)

MR nem oranı (birimsiz), Mt herhangi bir t anındaki nem içeriği (g su / g kuru

madde), Me denge anındaki nem içeriği (g su / g kuru madde), M0 başlangıç nem